Abszolút termodinamikai hőmérséklet
Abszolút termodinamikai hőmérséklet
Kaotikus hőmozgás a gázrészecskék, például az atomok és molekulák síkjában
Kétféle hőmérsékleti meghatározás létezik. Az egyik a molekuláris kinetikai szempontból, a másik a termodinamikai szempontból.
A hőmérséklet (a latin hőmérsékletről - megfelelő keverés, normál állapot) egy fizikai mennyiség. amely körülbelül egy olyan makroszkopikus rendszer részecskéinek átlagos kinetikus energiáját jellemzi, amely termodinamikai egyensúlyi állapotban van, amely a szabadság egy fokára esik.
Az SI rendszerben a hőmérsékletet kelvinben mérjük. A gyakorlatban a Celsius fokokat gyakran használják a fontos vízjellemzők - a jég olvadáspontja (0 ° C) és a forráspont (100 ° C) miatt. Ez kényelmes, hiszen a legtöbb éghajlati folyamatot, folyamatot az élő természetben stb.
Van még Fahrenheit mérleg és néhány más.
Molekuláris kinetikai meghatározás
A molekuláris kinetikai szempontból a hőmérséklet egy fizikai mennyiség, amely a rendszer részecskéinek egész házának kaotikus, termikus mozgásának intenzitását jellemzi, és arányos egy részecske transzlációs mozgásának átlagos kinetikus energiájával.
A kinetikus energia, a tömeg és a sebesség közötti összefüggést a következő képlet adja meg:
Ek = 1 / 2m • v 2
Így azonos tömegű és ugyanolyan sebességű részecskék azonos hőmérsékleten vannak.
A részecske átlagos kinetikai energiája összefügg a Boltzmann-konstans termodinamikai hőmérsékletével:
E p = i / 2kB T
ahol:
i - szabadsági fokok száma kB = 1,380 6505 (24) × 10 -23 J / K - a Boltzmann állandó T-hőmérséklete;
Termodinamikus meghatározás
A hőmérséklet a rendszer entrópiájának (rendellenes mértéke) változásának inverze, ha egyetlen mennyiségű hő kerül a rendszerbe. 1 / T = ΔS / ΔQ.
A termodinamikai megközelítés története
A "hőmérséklet" szó olyan időkben keletkezett, amikor az emberek azt hitték, hogy a fűtött testekben több különleges anyag van - hő. mint a kevésbé fűtött. Ezért a hőmérsékletet úgy tekintettük, mint a test anyagának és hőjének keverékének szilárdságát. Ezért a folyadék és a hőmérséklet erősségi egységeit azonos fokúnak nevezzük.
Az egyensúlyi állapotban a hőmérséklet ugyanolyan értékű a rendszer összes makroszkopikus részében. Ha két testnek ugyanolyan hőmérséklete van a rendszerben, akkor a részecskék kinetikus energiája (hő) nem kerül át. Ha van hőmérséklet-különbség, akkor a hő magasabb hőmérsékletű testből egy alacsonyabb hőmérsékletű testhez vezet, mivel a teljes entrópia növekszik.
A hőmérséklet összefügg a "hő" és a "hideg" szubjektív érzékelésével is, azzal kapcsolatban, hogy az élő szövet felmelegíti-e vagy megkapja-e azt.
Néhány kvantummechanikai rendszer lehet egy olyan államban, ahol az entrópia növekszik, és csökkenti a további energia, ami formailag megfelel a negatív abszolút hőmérséklet. Azonban az ilyen feltételek nem „alatti abszolút nulla” és a „fenti végtelen”, mivel az érintkező a rendszer egy testet, amelynek pozitív hőmérsékletet, energiát ad át a rendszer, hogy a test, és nem fordítva (lásd. Quantum termodinamika).
A hőmérsékleti tulajdonságok tanulmányozása a fizikai részen - termodinamika. A hőmérséklet fontos szerepet játszik a tudomány számos területén, beleértve a fizika egyéb területeit, valamint a kémiai és biológiai tudományokat.
Hőmérséklet mérés
A hőmérséklet méréséhez a termometriás anyag termodinamikai paramétereit választjuk ki. A változás ebben a paraméterben egyedileg kapcsolódik a hőmérséklet változásához.
A gyakorlatban a hőmérsékletmérést alkalmazzák
Egységek és hőmérsékleti skála
Attól a ténytől, hogy a hőmérséklet a molekulák kinetikus energiája, nyilvánvaló, hogy a legtermészetesebb az energiaegységekben való mérés (azaz az SI-rendszer joule-ban). A hőmérsékletmérés azonban jóval a molekuláris kinetikus elmélet megteremtése előtt megkezdődött, így a gyakorlati méretek a hőmérsékletet a hagyományos mértékegységekben mérik.
Kelvin hőmérsékleti skála
Az abszolút hőmérséklet fogalmát W. Thomson (Kelvin) vezette be, amelyhez az abszolút hőmérsékleti skála Kelvin skála vagy termodinamikai hőmérsékleti skála. Az abszolút hőmérséklet egység a kelvin (K).
Az abszolút hőmérsékleti skála úgynevezett, mert az alacsonyabb hőmérséklethatár alapállapotának mérése abszolút nulla. vagyis a legalacsonyabb hőmérsékletet, amelynél elvileg lehetetlen kivonni a hőenergiát az anyagtól.
Az abszolút nulla érték 0 K, ami megközelítőleg -273,15 ° C.
A Kelvin hőmérsékleti skála olyan hőmérsékleti skála, amelyben az eredet abszolút nulla értékről származik.
A mindennapi hőmérsékleti méretekben - a Celsius-ban. így és Fahrenheit (főleg az Egyesült Államok) - nem abszolút, és ezért kényelmetlenek a kísérletek végrehajtása körülmények között, ahol a hőmérséklet a víz fagyáspontja, ami miatt a hőmérséklet van, hogy kifejezze egy negatív szám. Ilyen esetekben abszolút hőmérsékleti skálákat vezettek be.
Az egyiket Rankin-fokozatnak hívják. és a másik abszolút termodinamikai skála (a Kelvin skála); a hőmérsékletüket Rankine (° Ra) és kelvin (K) fokban mértük. Mindkét skála abszolút nulla értékkel kezdődik. Ezek különböznek abban, hogy a kelvin egyenlő a Celsius fokkal, és a Rankin foka a Fahrenheit fok.
A víz fagyáspontja normál atmoszferikus nyomáson megfelelnek 273,15 K. A számú Kelvin és Celsius fok közötti fagyasztási és forráspontja a víz és az azonos 100. Ezért Celsius Kelvin által átadott általános képletű K = ° C + 273,15.
Celsius skála
A mindennapi életben a Celsius skálát használják. ahol 0 figyelembe a víz fagyáspontja, és 100 ° C-on vízzel forráspontja normál légköri nyomáson. Mivel a hőmérséklet a fagyasztás és a forró víz nem jól definiált, a jelenleg Celsius által meghatározott Kelvin skála: Kelvin Celsius fok van, az abszolút nulla vesszük a -273,15 ° C Celsius-skálán gyakorlatilag nagyon kényelmes, mert a víz nagyon gyakori a bolygónkon és az életünk alapul. A Zero Celsius a meteorológia különleges pontja. mert összefügg a légköri víz fagyasztásával. A skálát Anders Celsius javasolta 1742-ben.
Fahrenheit skála
Angliában és különösen az USA-ban a Fahrenheit-skálát alkalmazzák. Nulla Celsius fok 32 fok, a Fahrenheit pedig 5/9 Celsius fok.
Jelenleg elfogadott Fahrenheit következő meghatározás: a hőmérsékleti skála, ahol 1 fok (1 ° F) egyenlő 1/180 különbség forró pontok víz és a jég olvadása légköri nyomáson, és az olvadáspont jég hőmérséklete +32 ° F. Hőmérséklet Fahrenheit kapcsolatos hőmérséklet Celsius (t ° C) aránya t ° C = 5/9 (t ° F - 32), 1 ° F = 9/5 ° C + D 32. A 1724 Fahrenheit.
A termikus mozgás energiája abszolút nulla értéken
Amikor az anyag hűl, a hőenergia sok formája és a vele járó hatások egyidejűleg csökkennek. Az anyag egy kevésbé rendezett állapotból egy rendezetté változik. A gáz folyadékká válik, majd egy szilárd testbe kristályosodik (hélium és abszolút nulla marad légköri nyomáson folyékony állapotban). Az atomok és molekulák mozgása lassul, kinetikus energiája csökken. A legtöbb fém ellenállása az elektronok szóródásának csökkenésével magyarázható, mivel a kristályrács atomok kisebb amplitúdójú rezgő atomjai vannak. Így még az abszolút nulla értéknél is a vezetõ elektronok az atomok között mozognak, amelynek Fermi sebessége 1x10 6 m / s.
Az az abszolút nulla hőmérséklet (T = 0K), ahol az anyag részecskéinek minimális mozgási mozgása van, amelyet csak kvantummechanikai mozgás révén tartanak fenn.
Hőmérséklet a termodinamikai szempontból
Számos különböző hőmérsékleti mérleg létezik. Miután a hőmérsékletet nagyon önkényesen határozták meg. A hőmérsékletet a cső falán lévő egyenlő távolságra elhelyezett jelekkel mérjük, ahol a víz melegítés közben felmelegszik. Aztán úgy döntöttek, hogy a hőmérsékletet higanymérővel mérik, és megállapítják, hogy a fokok nem azonosak. A termodinamika meghatározza a hőmérsékletet, amely nem függ az anyag különös tulajdonságaitól.
Bevezetjük az f (T) függvényt. amely nem függ az anyag tulajdonságaitól. A termodinamikából következik, hogy ha egy hőgép, amely elnyeli a Q1 hőmennyiséget a T1-ben, egy Q fokú hőmennyiséget szabadít fel. és egy másik gépet, amely elnyeli a Q2 hőt a T2-ben. ugyanazt a hő Qs-et kivonja egy fokos hőmérsékleten, akkor a Q1 T1-et abszorbeáló gépnek T2 hőmérsékleten Q2 hőt kell termelnie.
Természetesen van egy kapcsolat a Q hő és a T hőmérséklet között, és a Q1 hőnek arányosnak kell lennie a Qs-szel. Így minden hőmennyiség Qs. egy fokban meghatározott hőmérsékleten megegyezik a gép által T hőmérsékleten elnyelt hőmennyiséggel, amely egyenlő Qs értékkel. szorozva a hőmérséklet növekedésével párhuzamosan:
Mivel a megtalált funkció a hőmérséklet növekedésével nő, feltételezhető, hogy maga méri a hőmérsékletet, kezdve az egy fokos normál hőmérsékleten. Ez azt jelenti, hogy megtalálhatja a test hőmérsékletét a hőhőm által a testhőmérséklet és az egy fokos hőmérséklet közötti időközönként felszívódó hő mennyiségének meghatározásával. Az így kapott hőmérsékletet abszolút termodinamikai hőmérsékletnek nevezik, és nem függ az anyag tulajdonságaitól. Így egy reverzibilis termikus gép esetében az egyenlőség megvalósul:
Olyan rendszer esetén, amelyben az S entrópia S energiájának S (E) függvénye lehet. A termodinamikai hőmérséklet a következő:
Hőmérséklet és sugárzás
Ahogy a hőmérséklet emelkedik, a fűtött test által sugárzott energia növekszik. Az abszolút fekete test sugárzási energiáját a Stefan-Boltzmann-törvény írja le
Scale of Reaumur
Javasolta 1730-ban RA Reaumur. aki leírta az általa feltalált alkohol hőmérőt.
Egység - Reaumur fok (° R), 1 ° R egyenlő 1/80 a hőmérséklet intervallum a referencia pontok - az olvadáspont jég (0 ° R) és a forró vizet (80 ° R)
Átmenetek különböző skálákból
Hőmérséklet újraszámítása a fő mérlegek között
¹ átlagos normál emberi testhőmérsékleten - 36,6 ° C ± 0,7 ° C-on, vagy 98,2 ° F ± 1,3 ° F. Csökkenthető rendszerint értékeljük 98,6 ° F - konvertáló ez a jelenlegi be Fahrenheit elfogadott Németországban XIX értékek 37 ° C-on azonban ez az érték nem a normál tartományban az átlagos emberi test hőmérsékletét, mivel a hőmérséklet a különböző részei a test különböző [1].
A táblázatban szereplő értékek egy részét lekerekítették.
Fázistranszferek jellemzője
A különböző anyagok fázisátmenetének pontját a következő hőmérsékleti értékek használják:
jegyzetek
irodalom
Tekintse meg, milyen "abszolút termodinamikus hőmérséklet" más szótárakban:
termodinamikai hőmérséklet - termodinamikai (abszolút) hőmérséklet Hőmérséklet, az abszolút nulla értéktől a termodinamikai hőmérsékleti skálán mérve. Hőmérséklet, a termodinamikai hőmérsékleti skálától az abszolút nulla ... Polytechnical terminological dictionary
a termodinamikai hőmérséklet az a hőmérséklet, amely meghatározza a test energiaváltozásának arányát az entrópia megfelelő változásához viszonyítva; Lásd még: Hőmérséklet-fényerő hőmérséklet elméleti ... Enciklopédikus Dictionary of Metallurgy
Hőmérséklet - Méret Θ SI egységek ... Wikipedia
HŐMÉRSÉKLET - (1) az egyik fő fizikai mennyiség (más tömeg, térfogat, nyomás), amely a test termikus állapotát jellemzi (makroszkopikus rendszer termodinamikai egyensúlyának állapota). T. az atomok termikus mozgásának kinetikus energiájának és ... ... Nagy Polytechnic Encyclopedia mérésének
ABSOLUTE HŐMÉRSÉKLET - (termodinamikai hőmérséklet), amely a makroszkopikus hőmérsékletet jellemzi. a rendszer termodinamikai állapotban van. egyensúly (ebben az esetben az összes makroszkopikus alrendszer amplitúdója azonos). Az AMS-t 1848-ban vezették be. fizikus W. Thomson (Kelvin) ... ... Fizikai enciklopédia
ABSOLUTE HŐMÉRSÉKLET - (termodinamikai hőmérséklet) T, abszolút értékből mérve. A koncepció abszolút hőmérséklet vezették W. Thomson (Lord Kelvin), ezért a skála abszolút hőmérsékleti skála úgynevezett Kelvin vagy termodinamikai ... ... kollégiumi szótár
Abszolút hőmérséklet - termodinamikai hőmérséklet által kiszabott angol fizikus, William Thomson (Lord Kelvin), jele T mérve nulla Kelvin abszolút hőmérsékleti skála vagy termodinamikai hőmérsékleti skála. Az abszolút értékek ... ... A modern természettudomány kezdetei
ABSOLUTE HŐMÉRSÉKLET - Termodinamikus hőmérséklet ... Kohászati szótár
abszolút hőmérséklet - (termodinamikai hőmérséklet), T hőmérséklet, abszolút nullától mérve. A koncepció abszolút hőmérséklet vezették W. Thomson (Lord Kelvin), ezért az abszolút hőmérsékleti skála az úgynevezett Kelvin-skála vagy termodinamikai ... ... kollégiumi szótár
Abszolút hőmérsékleti skála - Kaotikus hőmozgás a gázrészecskék, például az atomok és a molekulák síkjában Két hőmérsékleti meghatározás létezik. Az egyik a molekuláris kinetikai szempontból, a másik a termodinamikai szempontból. Hőmérséklet (a megfelelő latin hőmérsékletről ... ... Wikipedia